本发明涉及一种水性水性钛白浆及其制备方法，属于涂料领域。
背景技术：
钛白浆是钛白粉的水分散体系，既可作为水性涂料的一种调配色原料，也可作为制备水性涂料的一种原料。钛白浆用于水性涂料配方体系中时，通常是先将钛白粉分散到水中制成浆料，再将浆料加入到乳液中制成涂料。
现有技术中，钛白浆的制备工艺存在以下问题：由于制备钛白浆时，为了得到高钛白粉含量的钛白浆，一般加入的水有限，而水加入量少，无法很好的润湿钛白粉，进而造成制备钛白浆过程中，由于钛白粉润湿性差，使得其在水中分散时容易形成二次絮凝，分散时间越久，钛白浆絮凝越多，使钛白粉无法很好的分散到整个体系当中去，造成钛白浆体系稳定性差，进而导致制备好的钛白浆体系放置过程中易分层，将其作为制备水性涂料添加剂时，必须将其重新高速分散才能添加到水性涂料中，导致使用过程比较繁琐，且影响使用效果。
而为了获得体系稳定性较好的钛白浆，一般都是通过适当降低钛白浆中钛白粉的加入量来实现的，相对减少钛白粉的加入量，可以降低体系中钛白粉的二次絮凝，进而得到稳定性较好的钛白浆。正是由于上述原因，导致现有技术中钛白浆中钛白粉的含量一般都小于70％。然而钛白浆中钛白粉含量低，将其用于水性涂料时，制备得到的水性涂料存在遮盖性差的问题。
为了解决钛白浆含量低的问题，中国专利文献cn103614005a公开了一种钛白粉含量可以达到70～75％的水性木器漆钛白浆，具体为水13～14份，分散剂5～6份，润湿剂0.45～0.55份，消泡剂0.5～0.6份，助溶剂2.0～2.5份，钛白粉70～75份，其中所述分散剂为含颜料亲和基团的嵌段共聚物溶液或含颜料亲和基团的丙烯酸酯共聚物溶液分散剂；所述润湿剂采用聚羟基醚类非离子型润湿剂或油酰基环氧烷烃嵌段共聚物；所述消泡剂为改性聚二甲基硅氧烷溶液；所述助溶剂为丙二醇；所述钛白粉为金红石型钛白粉或锐钛型钛白粉。
上述技术中，通过在制备钛白浆过程中加入分散剂、润湿剂、消泡剂和助溶剂，使得制备得到的水性木器漆用钛白浆中钛白粉的含量可以达到70～75wt％，且55℃下热储30天，无分层、无结皮且细度无返粗(见说明书第4页有益效果部分)。然而，上述技术中制备得到的钛白浆仅可用于木器漆中，如果将其用于工业涂料中，其会导致工业涂料返粗，进而影响工业涂料的使用性能，尤其是用于汽车漆时，还会影响汽车漆的光泽度。
如何提高钛白浆中钛白粉的添加量达到70wt％以上，甚至达到75％以上，同时使其可以作为通用钛白浆，用于木器漆、铁质漆和工业涂料等中，具有稳定性好，热储无分层、无结皮且细度无返粗，是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是现有技术中通用钛白浆中钛白粉的添加量低，进而提供一种通用钛白浆，该钛白浆中钛白粉的添加量添加量可以达到70wt％以上，甚至达到75％以上，且用于木器漆、铁质漆和工业涂料等中，具有稳定性好，热储无分层、无结皮且细度无返粗的一种水性钛白浆。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种水性钛白浆，以重量份数计，包括如下组分：
进一步地，所述水性钛白浆以重量份数计，由下列组分组成：
进一步地，所述纤维素为羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素中的任意一种或几种。
进一步地，所述多功能助剂为醇胺类有机物。
进一步地，所述醇胺类有机物为二乙醇胺、n,n-二甲基乙醇胺、三乙醇胺中的任意一种或几种。
进一步地，所述重钙为800～1000目重质碳酸钙微粉。
进一步地，所述防腐剂为异噻唑啉酮类的广谱杀菌剂。
进一步地，所述润湿剂为聚羟基醚类非离子型润湿剂或油酰基环氧烷烃嵌段共聚物；所述分散剂为聚丙烯酰胺钾盐或聚丙烯酰胺钠盐；所述防冻剂为丙二醇；所述消泡剂为矿物油类非离子型消泡剂；所述钛白粉为金红石型钛白粉或锐钛型钛白粉。
进一步地，本发明还提供了所述水性钛白浆的制备方法，包括如下步骤：
(1)准确称取上述重量份的各组分，在搅拌状态下将纤维素加入200-300份水中，以500-1000转/分钟的转速在室温下进行搅拌至状态不再发生变化；
(2)在300-500转/分钟的转速下，依次加入多功能助剂、润湿剂、分散剂、防冻剂、消泡剂、钛白粉、重钙粉、防腐剂，搅拌机的转速以能将原料分散均匀为宜；
(3)低速搅拌10分钟之后，原料初步分散均匀。将搅拌转速提高到每分钟1500转以上进行高速搅拌，高速搅拌的时间为30分钟；
(4)检测钛白浆细度，要求细度≤50μm，然后停止搅拌。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明所述水性钛白浆，通过调整钛白浆中水、润湿剂、分散剂、防冻剂、消泡剂和钛白粉的配比，并向其中加入特定量的纤维素、多功能助剂和重钙，由于纤维素中含有的羟基官能团与多功能助剂中含有的醇胺基官能团能够通过氢键相互结合，而重钙溶于水中后，通过水解作用，形成的水解产物也能够与纤维素中含有的羟基官能团与多功能助剂中含有的醇胺基官能团相互作用，形成具有网格结构的物质，钛白粉被包覆在网格结构内，从而形成稳定性极佳的钛白浆。由于纤维素、多功能助剂和重钙的协同作用使得本发明所述水性钛白浆中钛白粉的含量可以高达70.2wt％～84.3wt％。尤其是，加入纤维素后，纤维素、多功能助剂和重钙协同作用还克服了常规使用纤维素后导致的易变质、不易储存的缺点，本发明所述水性钛白浆具有稳定性好，热储无分层、无结皮、储存无变质且细度无返粗的优点，且由于钛白粉含量大大提高，使得该水性钛白浆应用过程中具有极佳的遮盖效果，可以广泛应用于木器漆、铁质漆和工业涂料等中，尤其是用于汽车漆中，得到的汽车漆具有光泽度好的优点，光泽度可以达到80。因此，本发明所述水性钛白浆具有突出的有益效果。
(2)本发明所述水性钛白浆，进一步地，控制所述各组分的添加量为水160-180份，纤维素1.5-2.5份，多功能助剂1.3-1.7份，润湿剂3-4份，分散剂13-17份，防冻剂6-8份，消泡剂2.5-3.5份，钛白粉850-950份重钙20-40份，防腐剂1.5～2.5份时，在上述特定比例的添加量下，制备得到水性钛白浆中，钛白粉的含量可以高达76.6wt％～82wt％，大大提高了钛白浆中钛白粉的添加量。且制备得到的水性钛白浆具有优异的稳定性，且热储无分层、无结皮、储存无变质、细度无返粗，具有更加突出的有益效果。
(3)本发明所述水性钛白浆，进一步地，控制所述重钙为800～1000目重质碳酸钙微粉或800～1000目重质过磷酸钙后，在特定粒径和特定种类下，更有利于其在水中与纤维素中含有的羟基官能团及多功能助剂中含有的醇胺基官能团通过氢键相互结合，形成更加稳定的网格结构的物质，大量的钛白粉被包覆在稳定的网格结构内，一方面可以大大增加钛白粉的添加量，钛白粉的添加量可以高达84.3wt％，另一方面，在钛白粉添加量大大增加的前提下也可以形成稳定性及其优异的钛白浆。制备得到的水性钛白浆具有优异的稳定性，且热储无分层、无结皮、储存无变质、细度无返粗，具有更加突出的有益效果。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明作进一步具体描述，但不局限于此。
下述实施方式中所采用的原料如无特殊说明均为市售原料。
聚羟基醚类非离子型润湿剂采用圣诺普科sn-wet996型润湿剂；
油酰基环氧烷烃嵌段共聚物选择科宁disponila型润湿剂
矿物油非离子型消泡剂采用台湾中亚nxz矿物油非离子消泡剂；
实施例1
本实施例中，所述水性钛白浆a，由以下物质组成：150g的水、1g的羟乙基纤维素，1g的二乙醇胺，2g的聚羟基醚类非离子型润湿剂，10g的聚丙烯酰胺钾盐分散剂，5g的丙二醇防冻剂，2g的矿物油类非离子型消泡剂，950g的钛白粉、5g的800目重质碳酸钙，0.5g的异噻唑啉酮类的广谱杀菌剂防腐剂。
实施例2
本实施例中，所述水性钛白浆b，由以下物质组成：160g的水、1.5g的羟丙基甲基纤维素，1.3g的n,n-二甲基乙醇胺，3g的油酰基环氧烷烃嵌段共聚物润湿剂，13g的聚丙烯酰胺钾盐分散剂，6g的丙二醇防冻剂，2.5g的矿物油类非离子型消泡剂，950g的钛白粉、20g的900目重质过磷酸钙，1.5g的异噻唑啉酮类的广谱杀菌剂防腐剂。
实施例3
本实施例中，所述水性钛白浆c，由以下物质组成：170g的水、2g的羧甲基纤维素，1.5g的三乙醇胺，3.4g的油酰基环氧烷烃嵌段共聚物润湿剂，15g的聚丙烯酰胺钠盐分散剂，7g的丙二醇防冻剂，3g的矿物油类非离子型消泡剂，900g的钛白粉、30g的1000目重质过磷酸钙，2.0g的异噻唑啉酮类的广谱杀菌剂防腐剂。
实施例4
本实施例中，所述水性钛白浆d，由以下物质组成：175g的水、1.8g的羧甲基纤维素，1.6g的三乙醇胺，3.7g的油酰基环氧烷烃嵌段共聚物润湿剂，15.8g的聚丙烯酰胺钾盐分散剂，7.5g的丙二醇防冻剂，2.8g的矿物油类非离子型消泡剂，920g的钛白粉、35g的950目重质过磷酸钙，1.7g的异噻唑啉酮类的广谱杀菌剂防腐剂。
实施例5
本实施例中，所述水性钛白浆e，由以下物质组成：180g的水、2.5g的羟丙基甲基纤维素，1.7g的n,n-二甲基乙醇胺，4g的油酰基环氧烷烃嵌段共聚物润湿剂，17g的聚丙烯酰胺钾盐分散剂，8g的丙二醇防冻剂，3.5g的矿物油类非离子型消泡剂，850g的钛白粉、40g的1000目重质过磷酸钙，2.5g的异噻唑啉酮类的广谱杀菌剂防腐剂。
实施例6
本实施例中，所述水性钛白浆f，由以下物质组成：200g的水、3g的羟丙基甲基纤维素，2g的n,n-二甲基乙醇胺，5g的油酰基环氧烷烃嵌段共聚物润湿剂，20g的聚丙烯酰胺钠盐分散剂，10g的丙二醇防冻剂，4g的矿物油类非离子型消泡剂，700g的钛白粉、50g的850目重质过磷酸钙，3g的异噻唑啉酮类的广谱杀菌剂防腐剂。
实施例7
本实施例中，所述水性钛白浆f，由以下物质组成：190g的水、2.7g的羟丙基甲基纤维素，1.3g的n,n-二甲基乙醇胺，4.5g的油酰基环氧烷烃嵌段共聚物润湿剂，12g的聚丙烯酰钠胺盐分散剂，9g的丙二醇防冻剂，2.2g的矿物油类非离子型消泡剂，800g的钛白粉、10g的880目重质过磷酸钙，1g的异噻唑啉酮类的广谱杀菌剂防腐剂。
进一步地，本发明还提供了上述实施例1～7中所述水性钛白浆的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)准确称取上述重量份的各组分，在搅拌状态下将纤维素加入水中，以500-1000转/分钟的转速在室温下进行搅拌至状态不再发生变化；
(2)在300-500转/分钟的转速下，依次加入多功能助剂、润湿剂、分散剂、防冻剂、消泡剂、钛白粉、重钙粉、防腐剂，搅拌机的转速以能将原料分散均匀为宜；
(3)低速搅拌10分钟之后，原料初步分散均匀。将搅拌转速提高到每分钟1500转以上进行高速搅拌，高速搅拌的时间为30分钟；
(4)检测钛白浆细度，要求细度≤35μm，然后停止搅拌。
为了进一步说明本发明所述水性钛白浆具有优异的性能，本发明还设置了对比例，对比例如下：
对比例1
采用专利文献cn103614005a中制备方法制备水性钛白浆，将钛白浆中钛白粉的质量百分比比增加至80wt％，具体配比如下：水11.3份，分散剂5份，润湿剂0.5份，消泡剂0.5份，助溶剂2份，钛白粉80份，防沉剂0.5份，防腐剂0.2份。制备方法如下：开动分散机调整转速至800转/分钟，在此速度下先依次缓慢加入水10份、分散剂5份、润湿剂0.5份、消泡剂0.5份、助溶剂2.0份和钛白粉80份，然后调整分散机转速至2000转/分钟，分散15分钟至浆液均匀后，检测漆液细度≤40μm，调整分散机转速1000转/分钟，在此速度下依次加入水1.3份、防沉剂0.5份和防腐剂0.2份，分散3分钟至浆液均匀，得到钛白浆。
进一步地，本申请对上述所有实施例及对比例中所述水性钛白浆进行稳定性、耐候性等性能测试，稳定性测试条件为在55℃下储存30天。
表1实施例1～7及对比例1～2性能测试结果
由上述数据表明，本发明所述水性钛白浆在钛白粉含量达到70.2％～84.3wt％，尤其是在76.6wt％～82wt％时，在55℃下储存30天后其还为白色均匀浆料，其细度无返粗变化，具有热储无分层、无结皮，细度无返粗的优点，而对比例中钛白粉含量达到80％就胡出现分层和返粗现象。因此本发明所述水性钛白浆具有突出的有益效果。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。